nukleáris kötési energia

Téma codifier USE: A kötési energiája nukleonok a sejtmagban, a nukleáris erők.

Az atommag szerint a nukleon modellje nukleonokból - protonok és a neutronok. De milyen erők tartani a nukleonok belsejében az atommag?

Mivel a mi például tartják össze a két proton és két neutron az atommag egy hélium atom? Végtére is, a proton, elrugaszkodva egymástól elektromos erők kellene szórni a különböző irányokba! Lehet, hogy a gravitációs vonzás a nukleonok egymással nem biztosítja a nucleus bomlani?

Nézzük. Hagyja, hogy a két proton található bizonyos távolságra egymástól. Találunk az arány az erő az elektromos taszítás, hogy erejét a gravitációs vonzás:

Cl proton töltés, a proton tömege kg, így van:

Milyen szörnyű fölénye elektromos! A gravitációs vonzás a protonok nem valami, ami nem biztosítja a stabilitást a nucleus - ez általában nem észrevehető a háttérben a kölcsönös elektromos taszítás.

Következésképpen, vannak más vonzó erők, amelyek a nukleonok a sejtmagban és a kiváló legnagyobb erő az elektromos taszítás a protonok. Ez - az úgynevezett nukleáris erők.

Eddig tudtuk kétféle kölcsönhatások a természetben - gravitációs és az elektromágneses. A nukleáris erők megnyilvánulása egy új, harmadik típusú venni a kölcsönhatások - az erős kölcsönhatás. Mi nem fog belemenni a mechanizmus előfordulása a nukleáris erők, és csak felsorolni a legfontosabb tulajdonságait.

1. A nukleáris erők hatnak bármely két nukleonok: proton és a proton, neutron és a proton, neutron és neutron.
2. A nukleáris vonzóerő protonok a sejtmagban körülbelül 100-szor az erő az elektromos taszítás a protonok. Több hatalmas erők, mint a nukleáris jellegű, nem figyelhető meg.
3. A nukleáris vonzóerő rövid hatótávolságú: a tartomány mintegy m Ez a méret a kernel - vagyis olyan távolságra egymástól nukleonok visszatartott nukleáris erők .. Ha a távolság nukleáris erők csökken nagyon gyorsan; ha a távolság a nukleonok egyenlő lesz m, a nukleáris energia szinte teljesen eltűnt.

Kisebb távolságok m, a nukleáris erők válnak taszító erők.

Erős kölcsönhatás egyik alapvető - nem lehet magyarázni alapján más típusú interakciókat. Képesek erős kölcsönhatás volt jellemző nem csak protonok és a neutronok, hanem néhány más elemi részecskék; Mindezek részecskéket nevezzük hadronokat. Az elektronok és fotonok hadronokat nem - ők erős kölcsönhatás nem vesznek részt.

Tömegek atomok és elemi részecskék rendkívül kicsi, és azokat mérni kilogrammban kényelmetlen. Ezért atom és magfizika gyakran használják, ahol kisebb egységek - így
úgynevezett atomi tömegegység (rövidítve a. e. m.).

A definíció szerint a atomtömege egység 1/12 tömege szénatom. Itt érték legfeljebb öt tizedesjegy pontossággal a standard felvételi:

(Ez a pontosság azt majd ki kell számítani egy nagyon fontos érték, következetesen alkalmazzák a számítás az energia atommagok és nukleáris reakció.)

Kiderült, hogy az 1a. .. E m grammban kifejezve, számszerűen egyenlő a fordítottja az Avogadro-állandót mol:

Miért? Emlékezzünk, hogy az Avogadro-szám a szénatomok számát a 12d. Ezen túlmenően, a tömege szénatom 12 a. .. E m Így van:

olyan jól. e. m. = R, szükség szerint.

Amint lesz felidézni, minden testtömeg m van egy nyugalmi energiája E, amit kifejez az Einstein képlet:

Megtudjuk, hogy mennyi energiát tartalmaz egy atomtömeg egység. Azt kell, hogy számítások elvégzésére nagy pontosságú, így vesszük a fénysebesség öt karakter a tizedespont után:

Tehát, a tömegek is. .. E m megvan a megfelelő nyugalmi energiája:

Abban az esetben, kis részecskék alkalmazásával joule kényelmetlen - ugyanazon okból, mint a kilogramm. Van sokkal finomabb energiát mérőegység - elektronvolt (eV rövidítve).

A definíció szerint 1 eV energia megszerzett vezető útja során az elektron gyorsító potenciál különbség 1 V:

(Talán emlékeztek, hogy a feladatok elegendő értékét használja az elemi töltés formájában Cl, de itt meg kell pontosabb számítások).

És most végre készen állunk, hogy kiszámítja az ígért fenti nagyon fontos érték - az energia ekvivalens atomtömeg egység kifejezett MeV. Tól (2) és (3) kapjuk:

Tehát ne feledje: a béke és az energia az egyik. e. m. egyenlő 931,5 MeV. Ez a tény akkor felel meg többször a problémák megoldásában.

A jövőben szükség lesz a tömeg és nyugalmi energiája a proton, neutron és elektron. Bemutatjuk azokat pontossággal elegendő a problémák megoldására.

a. .. E m MeV;
a. .. E m MeV;
a. e. m. MeV.

Megtanultuk, hogy a testsúly egyenlő a részek összege tömeg az azt alkotó. A magfizika, ebből az egyszerű gondolat vissza kell vonni.

Kezdjük egy példa, és hogy az ismerős számunkra -Átlagos mag. A táblázat (például, a probléma könyv Rymkevich) értéke semleges atomtömege hélium: és ez egyenlő 4,00260. .. F m M tömegének meghatározására a hélium atommag kell vonjuk tömege semleges atom tömege két elektronok egy atom:

Ugyanakkor, a teljes tömege két proton és két neutron teszik ki a magját a hélium, a következő:

Látjuk, hogy az összeg a tömegek a nukleonok teszik ki a magját a mag nagyobb, mint az a tömeg,

Az érték az úgynevezett tömegdefektus. Azáltal Einstein általános képletű (1) megfelel a tömegdefektus energia változás:

Érték is jelöltük az úgynevezett nukleáris kötési energia. Így, kötési energia-részecske megközelítőleg 28 MeV.

Mi a fizikai értelmében a kötési energia (és ezért a tömegdefektus)?

Szét a nucleus alkotóelemeire protonok és a neutronok, szükséges munkát ellen nukleáris erők. Ez a munka nem kevesebb, mint egy bizonyos érték; minimális törési munka a mag készül abban az esetben, ha a felszabaduló protonok és a neutronok nyugalomban vannak.

Nos, ha munkát a rendszer, a rendszer energiája megnő az összeg elkötelezett munkája. Ezért, a teljes energia nukleonok többi alkotó mag és külön-külön, nagyobb, mint a többi mag energia értékét.

Következésképpen, a teljes tömege nukleonok, amely a mag nagyobb, mint a a mag tömegére számítva. Ezért van tömegdefektus.

Ebben a példában, a teljes energia a -Átlagos többi két proton és két neutron több energiát többi hélium atommag 28 MeV. Ez azt jelenti, hogy a felosztása a nucleus alkotóelemeire nukleonokat munkát kell végezniük, hogy az legalább 28 MeV. Ez az érték hívtuk nukleáris kötési energia.

Így az energia a nukleáris kötelező érvényű - az a minimális munka szükséges, hogy kötelezzék a maghasadás az őt alkotó nukleonok.

nukleáris kötési energia az az energia közötti különbség a többi nukleonok, külön-külön, és a mag önmagában nyugalmi energiája. Ha a tömeg az atommag protonokból és a neutronok, a kötési energia, van:

Az érték, mint már tudjuk, az úgynevezett tömegdefektus.

Egy fontos jellemzője a mag erőssége a specifikus kötési energia. egyenlő arányban az energia miatt számú nukleon:

Specifikus kötési energia kötési energiája nukleonpáronként, és van értelme, hogy átlagosan a munkát, amit el kell köteleznie eltávolítani egy nukleon a sejtmagban.

Ábra. Az 1. ábra a fajlagos kötési energiája a természetes (azaz a természetben előforduló 1) izotópjai kémiai elemek a tömegszám A.

Ábra. 1. A fajlagos energia a természetben előforduló izotópja

Elemek tömegszámú 210-231, 233, 236, 237 természetes módon nem fordul elő. Ez magyarázza a rések végén a menetrend.

A könnyű elemek specifikus kötési energia növekedésével nő, elérve a maximális értéke 8,8 MeV / u vas a szomszédságában (azaz változások a körülbelül 50-65). Majd fokozatosan csökken az érték 7,6 MeV / u y uránt.

Egy ilyen függőség a specifikus kötési energia a száma nukleonok magyarázható kombinált hatása két ellentétes tényező.

Az első tényező - felületi hatások. Ha a nukleonok a sejtmagban kicsi, méghozzá a felszínen az atommag. Ezek a felületi nukleonok körül kevesebb szomszédok, mint a belső nukleonok és ennek megfelelően reagálnak kevesebb szomszédos nukleonok. Növelésével részesedése a hazai nukleonok növekszik, miközben az a felület a nukleonok - nem esik; így a munka, hogy el kell köteleznie, hogy távolítsa el az egyik nukleonnak a magból, az átlagos növelni kell az.

Azonban egy számának növekedése nukleonok kezd mutatni a második tényező - a Coulomb-taszítás protonok. A több proton a sejtmagban, a nagyobb az elektromos taszítás erők hajlamosak a szakadás a sejtmagba; Más szóval, az erősebb minden proton taszítja a másik proton. Ezért a szükséges munkát, hogy távolítsa el a nukleon a mag, az átlagos kellene növelésével csökken.

Míg a nukleonok kicsi, az első tényező uralja a második, mert a speciális kötési energia növekszik.

vannak összehasonlítva egymással akciók mindkét tényező a környéken a vas, amellyel a fajlagos kötési energia megy maximum. Ez az a terület legstabilabb, szilárd magok.

Aztán a második tényező kezd meghaladják, és befolyása alatt egyre növekvő Coulomb-taszítás erők, tele a mag, a fajlagos kötési energia csökken.

Az a tény, hogy a második tényező a meghatározó nehéz atommagok, azt mondja, körülbelül egy érdekes tulajdonsága nukleáris erők: van egy telítettségi tulajdon. Ez azt jelenti, hogy minden egyes nukleon a sejtmagban egy nagy nukleáris erő, mely nem az összes többi nukleonok, de csak egy kis számú szomszédai, és a szám nem függ a méret a sejtmagban.

Sőt, ha ez nem telített, specifikus kötési energia továbbra is növekszik -, mert akkor minden nukleon volt rögzítve a nukleáris erők valamennyi nagy számú nukleon a sejtmagban, úgy, hogy az első tényező mindig uralja a második. A Coulomb-taszítás erők nem lenne esélye, hogy megfordítsa a javukra!

Hívjon minket: 8 (800) 775-06-82 (Magyarországon belül ingyenesen hívható) +7 (495) 984-09-27 (ingyenesen hívható Moszkva)

Vagy kattintson a „További információ”, hogy töltse ki az űrlapot. Mi biztosan visszahívlak.